JPH02237711A

JPH02237711A - ツイストドリル

Info

Publication number: JPH02237711A
Application number: JP5705289A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Hattori; 服部　達雄; Yoshiharu Ashino; 芦野　義治; Koji Hashimoto; 橋本　光二; Shinichi Nakamura; 伸一中村; Kazuo Takasaki; 高崎　和男; Hideji Hosono; 細野　秀司
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Mitsubishi Metal Corp
Priority date: 1989-03-09
Filing date: 1989-03-09
Publication date: 1990-09-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業」二の利用分野］この発明は、炭素糧維やケブラー繊維等により構成した
繊維強化東合材料の穴明け加工に用いて好適なツイスト
ドリルに関するものである。

「従来の技術とその課題］近年、繊維強化複合材料の開発が急速に進められ、ＦＲ
Ｐ等で構成した素材を機械加工する場合が多くなってい
る。たとえば、ＣＦＲＰは、合成樹脂を炭素繊維で強化
したもので、合成樹脂内に織った炭素繊維を介在させる
ことにより合成樹脂の引張り強度を高めたものである。

ところが、ＣＦＲＰ等の機械加工は、その内部の強化繊
維の存在により極めて困難であった。特に、ツイストド
リル（以下、ドリルと略称する）で穴明け加工をする場
合に、ドリルの入り側と抜け側のみならず穴の内周にお
いても強化繊維がぼりやむしれとなって残ってしまい、
穴明け加工が不可能に近い状態であった。このため、繊
維強化複合材料の穴明け加工に適したドリルが強く要望
されていた。

［発明の目的］この発明は、上記事情に鑑みて′なされたもので、強化
繊維によるぼりやむしれを発生させることなく穴明け加
工を行うことができるドリルを提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］この発明のドリルは、ねじれ溝を先端側から基端側へ向
かうに従って回転方向へ進む螺旋状に形成し、ドリル本
体の芯厚をドリル直径の８％〜２０％としたものである
。

［作用］たとえば、細い糸を鋏で切断する場合を考えてみると、
鋏の２枚の刃の間に隙間が生じていると・糸はうまく切
れない。つまり、２枚の刃か互いに強く押し付けられ、
これによって、２枚の刃で糸を強く挟まないと糸はうま
《切れず、これは、ＣＦＲ　Ｐ等の強化繊維を切刃で切
断する場合も同じである。上記構成のドリルにあっては
、ねじれ溝のねじれ方向を従来ドリルと逆にしているか
ら、切刃のアキシャルレーキ角は必然的にマイナスとな
る。このような切刃で例えばＣ　Ｆ　Ｒ　Ｐの穴明け加
工を行うと、切刃のアキシャルレーキ角がマイナスであ
るから強化繊維はすくい面によって合成樹脂側に強く押
し付けられる。これによって、強化繊維は合成樹脂とと
もに合成樹脂を下刃、切刃を上刃としてあたかも鋏で切
断するように断ち切られる。したがって、切刃による加
工面に強化繊維が残るようなことがなく、強化繊維によ
るばりの発生を未然に防止することができる。

さらに、芯厚をドリル直径の８％〜２０％と従来ドリル
のものに．比して大幅に小さくしているので、穴明け加
工時のスラスト荷重が小さく、したがって、強化繊維を
切れ味良く切断し得ることと相俟って、特に穴の抜け側
におけるむしれの発生をより有効に防止することができ
るとともに、有効切刃部分の長さが長いために切れ味が
良く、穴中央部での発熱を防止することができる。

［実施例］以下、第１図ないし第５図を参照しながら本発明の一実
施例について説明する。第１図は実施例のドリルを示す
側面図である。図において符号ｌはドリル本体である。

ドリル本体ｌは例えば超硬合金またはサーメットから構
成されたもので、基端側から見て時計方向、つまり右方
向へ回転させられるようになっている。ドリル本体１の
外周には２つのねじれ溝２が形成され、ねじれ溝２の回
転方向を向《壁面の先端稜線部には切刃３が形成されて
いる。以上の点については従来のドリルと同一である。

しかし、ドリル本体１の芯厚Ｔはドリル直径Ｄの８％〜
２０％に設定されている。この数値限定の下限値はドリ
ル本体１の剛性を維持するために必要な値である。また
、上限値はスラスト荷重を少なくするとともに、切刃３
の切れ味を高め、穴中央部での発熱を防止するために必
要な値である。

また、ねじれ溝２は、先端側から基端側へ向かうに従っ
て回転方向へ進む螺旋状に形成されている。つまり、ね
じれ溝２は軸線方向先端視において反時計方向へねじれ
る左ねじれとされている。

このため、切刃３のアキシャルレーキ角はマイナスとな
っている。ここで、ねじれ溝２のねじれ角は、１５°〜
７５°に設定され、好まし《は２０〜６０°、より好ま
し《は３０’〜５０’に設定される。この数値限定の下
限値は、パリやむしれの発生をより有効に防止し得る範
囲であり、上限値は切屑の流出をより円滑に行い、切屑
詰まりを防止し得る範囲である。

また、ねじれ溝２の回転方向を向《壁面は、軸線と直交
する断面にお１プる形状か回転方向後方へ凹む凹曲線状
となるように凹曲面に形成されている。このため、ねじ
れ溝２を左ねじれとしたことと十目俟って、軸線方向先
端視にお（ｊ？）切刃３か回転方向後方へ深く入り込ん
だ形状となり、これによって、切刃３のラジアルレーキ
角は大きくプラス方向となっている。つまり、切刃３の
アキシャルレーキ角がマイナス側に大きくなればなる程
ラ／アルレーキ角がプラス側へ大きくなり、これによっ
て、切削抵抗が極端に増加しないようにな、っている。

ここで、軸線を中心とし直径がドリル直径の６０％であ
る円と切刃３との交点と切刃３の外周喘部とを結んだ線
分と、軸線から切刃３の外周端部に延ばした線分とのな
す角度φは５°〜６０°に設定され、好ましくは１０’
〜５０°、より好ま１，　＜は１５°〜４０°に設定さ
れる。この数値限定の下限値は、切削抵抗をより減少さ
せ得る範囲であり、上限値は切刃３の外周端部における
強度をより高め得る範囲である。

まｔ二、ねじれ溝２の形状を凹曲面と１２たことにより
、側面視における切刃３（第１図）もハ端側へ凹んだ凹
曲線状となっている。このような切刃３の形状によって
、繊維強化複合材料の穴明け加工を極めて容易に行うこ
とができる。

すなわち、ドリルの中にはローソクボインｌ・型やフィ
ノシュテールポイント型と呼ばれる特殊な先端形状のも
のかある。これらは、主に薄板の穴明け加工に使用され
るもので、前者は、ドリル先端の中央部の先端角を外周
部よりも大きくすることにより鋼板・＼の食付きを良く
してドリルの振動を防＋Ｌ　Ｌたちのである。一方、後
者は、先端角を１８０’以上とｌ〜たちので、穴の輪郭
線に沿って切削することによって、切削推力に起因する
穴縁部のむ［７れを防止することができるかドリルが振
動し易ＩＪという欠点がある。実施例のドリルでは、側
面視における切刃３か基喘側へ入り込んだ凹曲線状とな
っているため、切刃３の内周側ではローソクボイン１・
型、切刃３の外周側ではフィッシュテール型となり、し
たかって、ドリルの振動を防止しつつパリやむｌ，れの
発生を防止することができるのである。

ここで、」二記のような切刃３の形状を得るためには、
切刃３の先端角θを１５０°以」二とすることか望ま［
５いが、切刃３の外周端部における欠損やチノビングを
防止するために、先端角θは１７５°以下とすべきであ
る。なお、この場合の先端角Ｏは軸線部Ｐと切刃３の外
周瑞Ｑとを結んだ線分のなす角度をいう。

さらに、ねじれ溝２の溝幅比Ａ：Ｂは、１．５１以４−
と大きく設定され（従来ドリルのものは０．９：１程度
）、芯厚Ｔを８％〜２０％としたことと相俟って切屑の
流出面積か非常に大きくなっている。これは、本発明の
ドリルが左ねじれて切屑か流出しに《くなっているため
、切屑の流出面積を大きく１、て排出性を向上させるた
めであるが、ドリル剛性を維持するために溝幅比Ａ二Ｂ
は３１以下であることが望ましい。

次に、上記構成のドリルにより、例えばＣＦＲ１）の穴
明け加工を行う場合の作用について第５図を参照しなが
ら説明する。第５図は切刃３と直交する彼削材Ａの断面
を示すもので、彼削材Ａの内部には無数の強化繊維Ｆか
平面視において縦横に織り込まれている。第５図から１
＋１るように、切刃３のアキシャルレーキ角がマイナス
であるから、穴明け加工に際１，て切刃３に臨む強化繊
維Ｆはすくい而３ａによって被削材Ａ側に強く押し付け
られる。つまり、強化繊維Ｆは合成樹脂Ｍとともに合ｌ
戊樹脂Ｍを下刃、切刀３を上刃としてあたかも鋏で切断
するように断ち切られる。このため、切刃３による加工
而Ｂに強化繊維Ｆが残るようなことがない。

さらに、上記ドリルでは、ドリル本体１の芯厚′ｒをド
リル直径Ｄの８％〜２０％に設定し、従来ドリルのもの
に比して大幅に小さ《しているので、穴明け加工時のス
ラスト荷重か小さく、したがって、強化楢維を切れ味良
く切断し得ることと相俟って、特に穴の抜け側における
む１，れの発生をより有効に防止することができるとと
もに、切刃３の有効部分の長さが長いために切れ味が良
く、穴中央部での発熱を防止することができる。したか
って、繊維強化複合材料の穴明け加工を金属材料の穴明
け加工と同様にスムーズに行うことができる。

なお、上記実施例は本発明をソリッドドリルに適用した
ものであるが、その他、切刃のみを超硬合金等で構成し
たろう付けドリルやスローアウエイ式ドリルに適用して
も同様の効果を奏することができる。また、上記実施例
は、ドリル本体ｌを基端側から見て時計方向へ回転させ
るものであるから、ねじれ溝２を左ねじれとしているが
、ドリル本体ｌを反時計方向へ回転させる場合には右ね
じれとなることは勿論である。

［発明の効果コ以上説明したようにこの発明のドリルでは、ねじれ溝を
先端側から基端側へ向かうに従って回転方向へ進む螺旋
状に形成し、ドリル本体の芯厚をドリル直径の８％〜２
０％としているから、切刃のア牛シャルレーキ角がマイ
ナスとなり、強化繊維をあたかも鋏で切断するように断
ち切ることかできる。このため、切刃による加工面に強
化繊維が残るようなことがなく、しから、ドリル本体と
穴との摩擦抵抗が少ないから、強化繊維を切れ味良く切
断し得ることと相俟って、穴の縁郎及び内周でのパリや
むしれの発生を有効に防止することができる。

さらに、穴明け加工時のスラスト荷重か小さく、したが
って、強化繊維を切れ味良く切断し得ることと相俟って
、特に穴の抜け側におけるむしれの発生をより有効に防
止することができるとともに、切刃の何効部分の長さが
長いために切れ味が良く、穴中央郎での発熱を防止する
ことができる。したがって、繊維強化複合材料の穴明け
加工を金属材料の穴明け加工と同様にスムーズに行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の実施例を示す図であって
、第１図はドリルを示す側面図、第２図は第１図の■方
向矢視図、第３図は第２図の■方向矢視図、第４図は第
３図のＩＶ方向矢視図、第５図はＦＲＰの穴明け加工を
行っている状態を示す切刃と直交する断面図である。ｌ・・・・・・ドリル本体、２・・・・・・ねじれ溝、３・・・・・・切刃、４・・・・・・マージン。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）軸線回りに回転させられるドリル本体の外周にね
じれ溝が形成され、このねじれ溝の回転方向を向く壁面
の先端稜線部に切刃が形成されたツイストドリルにおい
て、上記ねじれ溝を、先端側から基端側へ向かうに従っ
て回転方向へ進む螺旋状に形成し、ドリル本体の芯厚を
ドリル直径の８％〜２０％としたことを特徴とするツイ
ストドリル。
（２）前記ねじれ溝の回転方向を向く壁面を、軸線と直
交する断面における形状が回転方向後方へ凹む凹曲線状
となるように凹曲面に形成したことを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載のツイストドリル。
（３）軸線を中心とし直径がドリル直径の６０％である
円と切刃との交点と切刃の外周端部とを結んだ線分と、
軸線と切刃の外周端部とを結んだ線分とのなす角度を５
°〜６０°としたことを特徴とする特許請求の範囲第２
項に記載のツイストドリル。
（４）前記ねじれ溝のねじれ角を１５°〜７５°とした
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項の
いずれかに記載のツイストドリル。
（５）溝幅比を１．５〜３：１としたことを特徴とする
特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の
ツイストドリル。
（６）前記切刃の先端角を１５０°以上としたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか
に記載のツイストドリル。